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【摘要】沈阳石蜡化工有限公司的催化热裂解制乙烯项目（简称CPP）是世界首例渣油进料生产乙烯项目，裂解气压缩机在该项目中为关键核心设备，该设备对于催化和乙烯分离的工艺衔接起着至关重要的作用，该压缩机为沈阳鼓风机有限公司国产化设备。CPP装置开工3年以来，此设备从安装到运行，总结了相关的经验，相信对于类似的设备状况具有重要的技术指导和借鉴作用。
【关键词】裂解气气压缩机 ITCC 端面密封 喘振
1 裂解气压缩机组的构成、性能及结构特点
裂解气压缩机由沈阳鼓风机厂制造，采用2MCL804 +2MCL607 型离心式压缩机，由高低压两个缸构成；驱动机为抽汽凝汽式汽轮机，型号为ENK40/45/60 ，由杭州汽轮机股份公司提供。
1.1 压缩机技术参数 ：压缩机 （2MCL804+2MCL607）
（1）流量调节方式： 变转速调节；
（2）驱动机形式：抽凝式汽轮机；
（3）轴端密封形式：集装串联式干气密封；
（4）压缩机结构特点；
（5）水平剖分单轴双支撑多级离心压缩机，闭式锻造铣制焊接叶轮；
（6）锻钢轴带不锈钢轴套；
（7）水平剖分焊接壳体，气体进出口均向下；
（8）径向轴承为水平剖分可倾瓦式，带埋入式测温元件；
（9）止推轴承为金氏伯雷双作用自平衡型，带埋入式测温元件；
（10）级间密封和叶轮口环密封为迷宫式；
（11）联轴器采用进口膜盘式联轴器，带可拆卸的封闭无火化护罩，液压装拆结构；
（12）为防止结焦，压缩机采用注水技术，注水采用锅炉给水（38℃ ，2.4MPa）；
（13）压缩机技术参数 ：
正常工况： 转速： 6940 rpm，功率：9249 KW；
额定工况： 转速： 7040 rpm，功率：11098 KW；
一阶临界转速（计算值）：
4052 rpm （低压缸）
3920 rpm （高压缸）。
1.2 汽轮机
1.2.1 性能参数
（1）最高连续转速：7392 rpm（ 105 ﹪）；
（2）额定转速：7040 rpm；
（3）额定功率：11098 KW；
（4）跳闸转速：7983 rpm （ 电子 ）；
（5）8131 rpm （ 机械）；
（6）设计一阶临界转速：3575 rpm （ 前 ）；3581 rpm （ 后 ）；
（7）调速范围：4928 ——7392 rpm （
70﹪～105 ﹪）；
（8）进汽压力 ：5.0 MPaA；
（9）进汽温度：390 ℃；
（10）抽汽压力： 1.1 MPaA；
（11）抽汽温度 ：220 ℃；
（12）抽汽量 ： 42 t /h；
（13）排气压力：0.01 MPaA；（14）进汽量 ：70 t /h。1.2.2 结构特点
汽轮机为多级抽汽凝汽式，型号为ENK40/45。
汽轮机为单出轴，双侧进汽，采用向上进汽和向下排汽的结构。
（1）气缸：前气缸为铸钢体，排汽缸为灰铸铁，二者通过垂直中分面相接，整个气缸有水平中分面，上下缸用法兰面和螺钉连接。
（2）轴承：径向轴承采用可倾瓦轴承，止推轴承为米契尔式，可承受两个方向的推力。
（3）转子和叶片： 汽轮机转子为整锻钢结构，调节级是冲动式叶片，中间转鼓级为反动式直叶片，均为不调频叶片。
（4）汽封： 级间迷宫式汽封（5）调节系统为电子—液压式
裂解气压缩机组采用ITCC（Integrate Turbine and Compressor Control ），结合现场仪表实现对机组的独立控制，同时也和主装置的中心控制室DCS/SIS系统进行通讯、联锁。
2 运行过程中出现的问题及解决措施
2.1 压缩机高压缸断面泄露，几乎造成停工
由于项目的工期要求很短，压缩机的制造商在加工制造缸体的工期过于紧张，致使设备消应力时间不够，虽然加工精度满足标准，在厂家试验时也没有问题，但现场放置一段时间后，缸体出现轻度变形，端面间隙超差，在运行过程中出现泄露，主要集中在局部位置螺栓缝隙泄露，由于高压缸的压力达到3.7MPa，给安全生产带来极大危害，为确保装置不停车，几次加大螺栓预紧力，但收效甚微。最后决定由制造厂加工几个螺栓背冒，在背冒和螺母之间加上石墨垫，这样在拧紧背冒之后靠背冒进行密封，解决了泄漏难题，避免了系统的全面停工。停车检修期间，下壳体返厂沿密封面加工了5毫米的密封槽，加了直径5毫米的密封胶圈，经过开车检验，不再泄漏，彻底解决了泄露问题。
2.2 开工初期出现喘振，给投料试车带来了极大的难度
喘振是大型机组运行最大的问题，严重的喘振不仅给机组带来设备方面的损害，有些损坏甚至还造成主要部件叶轮、干气密封，轴及轴瓦的损害，造成系统的全面停工。
本装置的裂解气压缩机采用的是两段四级压缩，分高压缸和低压缸两部分，而且每级的排出和吸入经过了复杂的工艺流程，工艺参数尤其各级吸入的流量、压力对压缩机的正常运行至关重要。由于本套工艺装置是国内第一套工业化的生产装置，实际的运行参数与设计提供的参数变化很大，尤其是气体分子量差异很大，造成了工艺参数与设备不匹配，开工初期，喘振现象经常出现，沈鼓的设计人员也到现场根据实际的工艺数据进行计算，及时调整运行曲线，操作上调整反飞动量，尽量避免设备出现喘振。我们的运行人员同厂家服务人员现场实际模拟喘振点，从新设定防喘振线，确保生产操作的弹性，在满足机组安全运行的前提下，尽量放大操作范围。经过近一个月的尝试摸索，才使压缩机进入到稳定的运行状态。 虽然压缩机经历了多次的喘振，但机组本身的机械性能一直没有太大的变化，轴振动一直维持在0.03mm左右（报警值0.064mm，连锁值0.089mm）轴振动维持在0.2mm（报警值0.5mm，连锁值0.7mm）左右运行，说明机组本身的质量还是很过得硬的。
3 系统的联锁停车
本机组ITCC系统汽轮机和压缩机共有31个联锁停车点，其中设备本身机械故障联锁点 10个，工艺系统联锁点 21个。
3.1 一段入口罐液位超限停机
开工初期，由于工艺不是很稳定，出现了很多的ITCC自动的联锁停机，最初是一级压缩机入口分离罐液位超限，多次停机，原因就是裂解气初期带液过多，前面的干燥器分离能力超负荷，致使气体带液超标引起联锁停机。
3.2 塔的液位超限停机
运行过程中也出现过脱乙烷塔塔顶积液盘液位超限，致使联锁停机，因为脱乙烷塔的塔顶出口连着压缩机三级的入口，气体湿度超标会对机组损害很大，所以此项数据也很关键，主要的问题也是开工初期，气体进料不稳定塔的分离效果不好所致。
3.3 润滑油系统联锁停机
机组的油站有总管压力低于0.15MPa辅油泵自起、总管压力低于0.1MPa联锁停机的程序控制，但运行过程中出现过辅油泵启动之后，手动停主油泵的过程中出现了低于0.1MPa的停机信号，造成机组自保启动。主要的原因是蓄能器出现故障，不能抵消瞬时停机调节阀滞后出现的脉冲低压信号。出现这样的事故后，我们在辅油泵启动后，现场几个人同时操作，慢慢关闭主油泵的出口阀，让总线的调节阀慢慢关闭，当调节阀接近平时运行的开度后，现场停泵，避免了过大的压力波动，也可以避免停机。停车检修期间我们也同制造厂也进行了沟通，在油泵的出口管线加了一个油箱返回线，这样就可以在关闭另一台泵的时候，慢慢关闭出口阀，打开返回油箱线，让总管的控制阀慢慢打开到运行开度，然后关闭泵的出口阀，再停泵就不会出现任何问题。
从每次的联锁停机来看，ITCC系统很稳定，从来没有因为系统诊断失误造成停车，随着装置工艺运行稳定，运行一个周期以后就没有再出现过联锁停机事故。
4 结束语
通过对裂解气压缩机开工初期和运行期间出现各类问题的归纳总结，积累了丰富的运行经验，对岗位操作人员进行了认真细致的培训，停车检修期间对机组的设备本身的重点部位进行全面的检修，确保了整个装置最关键设备的长周期稳定运行，满足了工艺生产的需求。
【关键词】裂解气气压缩机 ITCC 端面密封 喘振
1 裂解气压缩机组的构成、性能及结构特点
裂解气压缩机由沈阳鼓风机厂制造，采用2MCL804 +2MCL607 型离心式压缩机，由高低压两个缸构成；驱动机为抽汽凝汽式汽轮机，型号为ENK40/45/60 ，由杭州汽轮机股份公司提供。
1.1 压缩机技术参数 ：压缩机 （2MCL804+2MCL607）
（1）流量调节方式： 变转速调节；
（2）驱动机形式：抽凝式汽轮机；
（3）轴端密封形式：集装串联式干气密封；
（4）压缩机结构特点；
（5）水平剖分单轴双支撑多级离心压缩机，闭式锻造铣制焊接叶轮；
（6）锻钢轴带不锈钢轴套；
（7）水平剖分焊接壳体，气体进出口均向下；
（8）径向轴承为水平剖分可倾瓦式，带埋入式测温元件；
（9）止推轴承为金氏伯雷双作用自平衡型，带埋入式测温元件；
（10）级间密封和叶轮口环密封为迷宫式；
（11）联轴器采用进口膜盘式联轴器，带可拆卸的封闭无火化护罩，液压装拆结构；
（12）为防止结焦，压缩机采用注水技术，注水采用锅炉给水（38℃ ，2.4MPa）；
（13）压缩机技术参数 ：
正常工况： 转速： 6940 rpm，功率：9249 KW；
额定工况： 转速： 7040 rpm，功率：11098 KW；
一阶临界转速（计算值）：
4052 rpm （低压缸）
3920 rpm （高压缸）。
1.2 汽轮机
1.2.1 性能参数
（1）最高连续转速：7392 rpm（ 105 ﹪）；
（2）额定转速：7040 rpm；
（3）额定功率：11098 KW；
（4）跳闸转速：7983 rpm （ 电子 ）；
（5）8131 rpm （ 机械）；
（6）设计一阶临界转速：3575 rpm （ 前 ）；3581 rpm （ 后 ）；
（7）调速范围：4928 ——7392 rpm （
70﹪～105 ﹪）；
（8）进汽压力 ：5.0 MPaA；
（9）进汽温度：390 ℃；
（10）抽汽压力： 1.1 MPaA；
（11）抽汽温度 ：220 ℃；
（12）抽汽量 ： 42 t /h；
（13）排气压力：0.01 MPaA；（14）进汽量 ：70 t /h。1.2.2 结构特点
汽轮机为多级抽汽凝汽式，型号为ENK40/45。
汽轮机为单出轴，双侧进汽，采用向上进汽和向下排汽的结构。
（1）气缸：前气缸为铸钢体，排汽缸为灰铸铁，二者通过垂直中分面相接，整个气缸有水平中分面，上下缸用法兰面和螺钉连接。
（2）轴承：径向轴承采用可倾瓦轴承，止推轴承为米契尔式，可承受两个方向的推力。
（3）转子和叶片： 汽轮机转子为整锻钢结构，调节级是冲动式叶片，中间转鼓级为反动式直叶片，均为不调频叶片。
（4）汽封： 级间迷宫式汽封（5）调节系统为电子—液压式
裂解气压缩机组采用ITCC（Integrate Turbine and Compressor Control ），结合现场仪表实现对机组的独立控制，同时也和主装置的中心控制室DCS/SIS系统进行通讯、联锁。
2 运行过程中出现的问题及解决措施
2.1 压缩机高压缸断面泄露，几乎造成停工
由于项目的工期要求很短，压缩机的制造商在加工制造缸体的工期过于紧张，致使设备消应力时间不够，虽然加工精度满足标准，在厂家试验时也没有问题，但现场放置一段时间后，缸体出现轻度变形，端面间隙超差，在运行过程中出现泄露，主要集中在局部位置螺栓缝隙泄露，由于高压缸的压力达到3.7MPa，给安全生产带来极大危害，为确保装置不停车，几次加大螺栓预紧力，但收效甚微。最后决定由制造厂加工几个螺栓背冒，在背冒和螺母之间加上石墨垫，这样在拧紧背冒之后靠背冒进行密封，解决了泄漏难题，避免了系统的全面停工。停车检修期间，下壳体返厂沿密封面加工了5毫米的密封槽，加了直径5毫米的密封胶圈，经过开车检验，不再泄漏，彻底解决了泄露问题。
2.2 开工初期出现喘振，给投料试车带来了极大的难度
喘振是大型机组运行最大的问题，严重的喘振不仅给机组带来设备方面的损害，有些损坏甚至还造成主要部件叶轮、干气密封，轴及轴瓦的损害，造成系统的全面停工。
本装置的裂解气压缩机采用的是两段四级压缩，分高压缸和低压缸两部分，而且每级的排出和吸入经过了复杂的工艺流程，工艺参数尤其各级吸入的流量、压力对压缩机的正常运行至关重要。由于本套工艺装置是国内第一套工业化的生产装置，实际的运行参数与设计提供的参数变化很大，尤其是气体分子量差异很大，造成了工艺参数与设备不匹配，开工初期，喘振现象经常出现，沈鼓的设计人员也到现场根据实际的工艺数据进行计算，及时调整运行曲线，操作上调整反飞动量，尽量避免设备出现喘振。我们的运行人员同厂家服务人员现场实际模拟喘振点，从新设定防喘振线，确保生产操作的弹性，在满足机组安全运行的前提下，尽量放大操作范围。经过近一个月的尝试摸索，才使压缩机进入到稳定的运行状态。 虽然压缩机经历了多次的喘振，但机组本身的机械性能一直没有太大的变化，轴振动一直维持在0.03mm左右（报警值0.064mm，连锁值0.089mm）轴振动维持在0.2mm（报警值0.5mm，连锁值0.7mm）左右运行，说明机组本身的质量还是很过得硬的。
3 系统的联锁停车
本机组ITCC系统汽轮机和压缩机共有31个联锁停车点，其中设备本身机械故障联锁点 10个，工艺系统联锁点 21个。
3.1 一段入口罐液位超限停机
开工初期，由于工艺不是很稳定，出现了很多的ITCC自动的联锁停机，最初是一级压缩机入口分离罐液位超限，多次停机，原因就是裂解气初期带液过多，前面的干燥器分离能力超负荷，致使气体带液超标引起联锁停机。
3.2 塔的液位超限停机
运行过程中也出现过脱乙烷塔塔顶积液盘液位超限，致使联锁停机，因为脱乙烷塔的塔顶出口连着压缩机三级的入口，气体湿度超标会对机组损害很大，所以此项数据也很关键，主要的问题也是开工初期，气体进料不稳定塔的分离效果不好所致。
3.3 润滑油系统联锁停机
机组的油站有总管压力低于0.15MPa辅油泵自起、总管压力低于0.1MPa联锁停机的程序控制，但运行过程中出现过辅油泵启动之后，手动停主油泵的过程中出现了低于0.1MPa的停机信号，造成机组自保启动。主要的原因是蓄能器出现故障，不能抵消瞬时停机调节阀滞后出现的脉冲低压信号。出现这样的事故后，我们在辅油泵启动后，现场几个人同时操作，慢慢关闭主油泵的出口阀，让总线的调节阀慢慢关闭，当调节阀接近平时运行的开度后，现场停泵，避免了过大的压力波动，也可以避免停机。停车检修期间我们也同制造厂也进行了沟通，在油泵的出口管线加了一个油箱返回线，这样就可以在关闭另一台泵的时候，慢慢关闭出口阀，打开返回油箱线，让总管的控制阀慢慢打开到运行开度，然后关闭泵的出口阀，再停泵就不会出现任何问题。
从每次的联锁停机来看，ITCC系统很稳定，从来没有因为系统诊断失误造成停车，随着装置工艺运行稳定，运行一个周期以后就没有再出现过联锁停机事故。
4 结束语
通过对裂解气压缩机开工初期和运行期间出现各类问题的归纳总结，积累了丰富的运行经验，对岗位操作人员进行了认真细致的培训，停车检修期间对机组的设备本身的重点部位进行全面的检修，确保了整个装置最关键设备的长周期稳定运行，满足了工艺生产的需求。